質子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)由于具有能量效率高、工作時噪音小等特點，被認為是一種十分具 有潛力的技術，尤其是應用在汽車上。近年來發布的燃料電池汽車如本田的“Clarity”，豐田的“Mi-rai”和現代的“Nexo”等都充分說明了 PEMFC 廣闊的應用前景。質子交換膜(proton exchange membrane, PEM)作為PEMFC中的核心元件，直接影響著電池的性能和壽命，其主要功能是分隔氧氣和氫 氣、傳導質子、隔絕電子。為提高質子交換膜的質子傳導率，減小離子電阻，主要方法是減小質子交換膜的厚度，因此薄膜的厚度不斷降低。目前以 Gore公司為代表的厚度為15 μm的薄膜已得到廣泛采用，同時豐田公司已經在使用厚度為10 μm的薄膜。但隨著薄膜厚度的減小，其擊穿電壓也越來 越小，更容易引起電學短路，對電池造成非常大的 損害，所以當施加在PEM上的電場超過其絕緣電氣 強度時，就會達到薄膜厚度的極限。即PEM厚度的 最終物理極限由質子交換膜的絕緣擊穿特性決 定[4]。而燃料電池中的反極現象一般表現為某一電流密度下，電堆內部某一片或多片膜電極不能獲得 足夠的燃料或氧化劑，從而導致電極電壓反轉，其反轉電極電壓的絕對值有可能超過電池中PEM的 擊穿電壓，從而破壞PEM的絕緣性，損壞電池。

理想的介質在外電場作用下應該沒有傳導電 流。但是任何實際的介質，在直流電壓作用下總會 有微弱的電流流過（漏導電流）。在一定電壓范圍內，介質的漏導電流與所施加的電壓成正比，符合歐姆定律。但到達一定電壓值后，漏導電流和電壓 的關系會偏離歐姆定律，表現出電流失控，電阻趨 于無限小的現象，即發生介電擊穿。介質由絕緣 體變為導電體，發生擊穿時的臨界電壓稱為介質的擊穿電壓。介質的擊穿特性是介質的基本電性能之一，它決定了介質在電場作用下保持絕緣特性的能力。所以，通過研究質子交換膜的擊穿電壓特 性，可以得到其絕緣擊穿特性。

目前關于PEM擊穿電壓特性的研究較少，在通 用公司的中提及PEM的電氣強度不小于 3 kV/mm；T R RALPH 等在研究膜電極反極現 象中提到 PEM 在絕對值電壓為 2 V 時會發生介電 擊穿，這說明PEM在制備成膜電極(MEA)后或者在 PEMFC中工作時擊穿電壓可能會顯著下降。PEM 在PEMFC中的擊穿電壓特性是一個很復雜且值得 探究的課題，因此有必要對PEM的擊穿電壓特性進 行研究。文獻[8-10]研究指出，高聚物薄膜的擊穿 電壓受薄膜周圍環境溫度和濕度的影響，而PEM工 作狀態下的溫度、濕度也會改變，因此系統測試 PEM 在特定條件下的擊穿電壓，探討 PEM 的擊穿 電壓與溫度和濕度的關系也很有必要。

本研究建立測試PEM擊穿電壓的方法和裝置， 測試4種PEM的擊穿電壓和電氣強度，得到PEM擊 穿電壓和電氣強度與其厚度的關系以及擊穿電壓 與溫度和濕度的關系。

電氣強度測量儀產品符合標準：GB/T 1408.1-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗；

GB/T 1408.2-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第2部分:對應用直流電壓試驗的附加要求；
ASTM D149固體絕緣材料介電擊穿電壓和介電強度的試驗方法；
GB/T 1695-2005硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓的測定方法；
GB/T 3333-1999電纜紙工頻擊穿電壓試驗方法；
GB/T 8815-2008 電線電纜用軟聚氯乙烯塑料標準；
GBT 12656-1990電容器紙工頻擊穿電壓測定法；
HG/T 3330-2012絕緣漆漆膜擊穿強度測定法；

電氣強度測量儀主要參數：